Pla Docent de
l’Assignatura
Guia Docent
Nom de l’assignatura: Processament d’Imatges
Curs acadèmic: 2012-2013
Curs: Tercer
Trimestre: Primer
Estudis: Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals (Obligatòria), Grau en
Enginyeria en Informàtica (Optativa) i Grau en Enginyeria en Telemàtica
(Optativa)
Codi assignatura: 21482-21763-21612
Nombre de crèdits ECTS: 4
Nombre total d’hores de dedicació: 100 hores
Llengua o llengües de docència: Català i Anglès
Professorat: Coloma Ballester i Felipe Calderero
Professorat responsable: Coloma Ballester
1.
Dades descriptives de l'assignatura
Nom de l’assignatura: Processament d’Imatges
Curs: Tercer
Curs acadèmic: 2012-2013
Trimestre: Primer
Estudis: Grau en Enginyeria en Sistemes Audiovisuals (Obligatòria), Grau en
Enginyeria en Informàtica (Optativa) i Grau en Enginyeria en Telemàtica
(Optativa)
Codi assignatura: 21482-21763-21612
Nombre de crèdits ECTS: 4
Nombre total d’hores de dedicació: 100 hores
Llengua o llengües de docència: Català i Anglès
Professorat: Coloma Ballester i Felipe Calderero
Professorat responsable: Coloma Ballester
2.
Presentació de l'assignatura
Processament d’Imatges és una assignatura obligatòria de tercer curs del Grau en
Enginyeria en Sistemes Audiovisuals, optativa en el Grau en Enginyeria en
Informàtica i Grau en Enginyeria en Telemàtica, i està dedicada a una introducció
als fonaments del processament d’imatges.
El sistema visual humà i la informació visual juguen un paper important en les
nostres vides. Avui en dia, molta d'aquesta informació és representada i processada
digitalment. L’objectiu de l’assignatura és la comprensió i el desenvolupament de
tots els aspectes presents en un model bàsic d'adquisició d'imatges i els processos
que permeten passar d'una imatge analògica a una digital. De forma breu, aquests
processos són: les deformacions provocades per l'òptica, les correccions de contrast
dels sensors, el mostreig espacial (i temporal en el cas de vídeo) de la imatge, la
quantització dels seus valors, i la presència eventual de soroll. En el curs de
processament d’imatges estudiem cada un d'aquests processos i els problemes que
plantegen de cara a l'extracció d'informació sobre l’escena presents en una imatge.
Cobrirem temes com mostreig i quantització, color, operacions puntuals,
segmentació, processament morfològic de la imatge, filtratge lineal i correlació,
transformades, multiresolució, reducció de soroll, i compressió d'imatges. En el curs
es veuran i implementaran diferents aplicacions que van des d’un detector de pell,
un detector de cares per al reconeixement de cares, segmentació d’imatges,
eliminació de soroll, per esmentar-ne algunes.
És altament recomanable que l'alumne parteixi d'un coneixement bàsics en àlgebra
lineal, càlcul i mètodes numèrics, la transformada de Fourier i el seu significat,
coneixement dels grafs i les estructures de dades, coneixements bàsics sobre
variables aleatòries. Aquests coneixements previs són una eina útil per a
comprendre l’assignatura. En alguna ocasió es farà un repàs durant el curs. En
qualsevol cas, cal haver cursat les assignatures: Àlgebra Lineal i Matemàtica
Discreta, Càlcul i Mètodes Numèrics, Senyals i Sistemes i Probabilitat i Processos
Estocàstics.
La continuació natural de l’assignatura Processament d’Imatges és Processament de
Vídeo, així com Sistemes de Codificació d’Imatge i Vídeo i les assignatures optatives
del Bloc d’Imatge i Vídeo.
3.
Competències a assolir a l'assignatura
Competències1 a treballar a l'assignatura segons l'indicat en el pla d'estudis del
grau.
Competències transversals
Instrumentals
Competències específiques
Competències Específiques de Formació
Bàsica
G1. Capacitat d'anàlisi i síntesi
G2. Capacitat d'organització i
planificació
G3. Capacitat per aplicar els
coneixements a l'anàlisi de
situacions i la resolució de
problemes
G4. Habilitat en la cerca i la gestió
de la informació
B7-T. Comprendre i utilitzar els principis
de la probabilitat, els conceptes de
variable aleatòria, processos
estocàstics, processos ergòdics i
estacionaris i la seva aplicació a les
telecomunicacions.
Competències de tecnologia específica:
Sistemes Audiovisuals
AU1. Capacitat de construir, explotar i
gestionar serveis i aplicacions de
G5. Habilitat en la presa de
telecomunicacions, enteses aquestes
decisions
com a sistemes de captació,
tractament analògic i digital,
codificació, transport, representació,
processament, emmagatzematge,
Interpersonals
reproducció, gestió i presentació de
G8. Capacitat de treball en equip serveis audiovisuals i informació
multimèdia.
AU13. Adquirir els coneixements bàsics
de funcions cerebrals associades a la
1
Competències transversals: Aquelles que es requereixen en l'exercici de qualsevol titulació o carrera
(comunicació verbal i escrita, pensament analític i sistèmic, resolució de problemes, creativitat, etc.). Es
classifiquen en:
•
Instrumentals: Inclouen habilitats cognitives, metodològiques, tecnològiques i lingüístiques. (Ex:
capacitat d'organitzar i planificar, capacitat de comunicar-se amb propietat de forma oral i escrita en
català, castellà i/o anglès, tant davant d'audiències expertes com inexpertes).
•
Interpersonals: Es defineixen com habilitats que tendeixen a facilitar els processos d'interacció social
i cooperació. (Ex: capacitat per a treballar en grup, expressió del compromís ètic/social).
•
Sistèmiques o integradores: Suposen una combinació de comprensió, sensibilitat i coneixement que
permeten veure com s’agrupen i s’estableixen relacions entre les parts d’un tot. Aquestes
competències requereixen, com a base, l'adquisició prèvia de competències instrumentals i
interpersonals. (Ex: capacitat d'adaptar-se a nous contexts d'aprenentatge)
Competències específiques: Es relacionen amb els coneixements i pràctiques concretes del grau. (Ex:
capacitat de descriure, programar, validar i optimitzar protocols i interfaces de comunicació en els
diferents nivell d’una arquitectura de xarxes)
Sistèmiques
percepció i cognició visual i auditiva.
Estudiar les característiques
fonamentals de la percepció acústica i
visual.
G11. Capacitat d'aplicar amb
flexibilitat i creativitat els
coneixements adquirits i
d'adaptar-los a contextos i
situacions noves
AU17. Adquirir els coneixements bàsics
del processament d'imatges:
Adquisició, color, mostreig i
quantització, els mètodes basats en
transformades, la morfologia
G12. Capacitat per progressar en matemàtica. Conèixer la teoria de la
els processos de formació i
informació i la compressió d'imatges.
aprenentatge de manera
autònoma i contínua
AU18. Adquirir els coneixements bàsics
sobre l'anàlisi d'imatges. Adquirir els
coneixements bàsics sobre l'obtenció
de forma a partir del moviment, de la
visió estereoscòpica, de la textura o de
la intensitat.
AU19. Adquirir els coneixements sobre
l'estimació de paràmetres d'una
càmera. Adquirir els coneixements
bàsics sobre les relacions geomètriques
entre diverses vistes d'una escena i la
geometria de l'escena a partir
d'imatges.
AU26. Conèixer els fonaments pràctics i
teòrics dels equips involucrats en la
captura de vídeo, la seva reproducció
així com el seu ús i aplicació en els
sistemes audiovisuals més habituals avui
dia.
E1. Adquirir els coneixements bàsics sobre el
sistema visual humà.
E2.- Coneixement bàsic dels sistemes
d’adquisició d’imatges.
E3. Assolir una comprensió bàsica sobre el
color i les seves representacions.
E4. Assolir el coneixement i comprensió de la
transformada ràpida de Fourier i el seu us en
processament d’imatges.
E5. Entendre el problema del mostreig, eina
bàsica per passar de l’analògic al digital, així
com la geometria del mostreig en dues
dimensions.
E6. Adquirir nocions bàsiques sobre
quantització aplicades a imatges: una altra
eina bàsica per passar de l’analògic al digital.
E7. Equalització de l’histograma d’una imatge.
Canvis de contrast, models de canvis
d’iluminació global.
E8. Morfologia matemàtica: una eina per a
l’anàlisi de formes.
E9. Segmentació d’imatges
4.
Continguts
Bloc de contingut 1. Introducció. El sistema visual humà. Algunes lleis
perceptuals bàsiques. Fonaments de color. Sistemes de representació del color.
Bloc de contingut 2. La transformada de Fourier i les seves aplicacions al
processament d’imatges. El problema del mostreig. Aliasing. Wavelets.
Bloc de contingut 3. Quantització d’imatges. Equalització d’imatges. Conceptes de
probabilitats aplicats a imatges.
Bloc de contingut 4. Morfologia matemàtica i els invariants bàsics per canvis
d’il·luminació. Els operadors bàsics de la morfologia matemàtica. Filtres bàsics.
Eliminació de soroll. Anàlisi bàsic de formes.
Bloc de contingut 5. Segmentació d’imatges. Introducció al reconeixement de
formes.
Bloc de contingut 6. Introducció a la Compressió d’imatges.
5.
Avaluació del nivell d'assoliment de les competències
5.1
Criteris generals d’avaluació
Els mecanismes d’avaluació de les competències seran:
•
Proves d’execució (no recuperable): cinc pràctiques als laboratoris
d’ordinadors. La realització de les pràctiques en les classes corresponents és
•
•
•
un requisit indispensable per a aprovar l’assignatura. És necessari tenir
aprovades el 60 per cent de les pràctiques. Per altra banda, s’ha de tenir
almenys una nota de 5 a les proves d’execució. Les pràctiques es realitzen
en equips de 1 ò 2 persones. S’avaluen mitjançant lliurement d’informe i
codi comentat i, eventualment, una defensa oral individual. Aquest element
compta un 20% de la nota.
Productes escrits (no recuperable): farem dues proves individuals per
tal de fer un seguiment dels conceptes explicats a les classes de teoria i a
les classes de pràctiques i exercicis. Aquestes proves individuals de
seguiment compten un 20%.
Prova escrita (recuperable): Es tracta d’una prova final individual sobre
aspectes teòrics i exercicis similars als realitzats als seminaris o explicats a
les classes teòriques i de seminaris, o relacionats amb les pràctiques de
l’assignatura. Aquesta prova compta un 50%. Per poder fer la prova escrita,
s’ha de tenir almenys un 5 a les proves d’execució. Per aprovar
l’assignatura, la nota mínima obtinguda en aquesta prova escrita ha de ser
de 5.
Prova de validació d’execució (recuperable): Prova relacionada amb
les pràctiques. Compta un 10%.
A mode de resum, presentem la següent taula:
Elements
Proves d’execució
Pes
Recuperable
20%
No recuperable
Proves
individuals de
seguiment
20%
No recuperable
Prova individual
escrita
50%
Recuperable
10%
Recuperable
Pràctiques.
*Condició:
mínim de 60%
aprovades
Productes escrits
Prova escrita
*Condició per
fer la prova:
nota >=5 en
les proves
d’execució
*Condició sobre
la prova
escrita: mínim
de >=5
Prova de validació
d’execució
Prova
relacionada
amb les proves
d’execució
5.2
Concreció per competències
Competències a assolir
en l’assignatura
Indicador
d’assoliment
Capacitat
d’anàlisi
síntesi (G1).
Resolució de
qüestions
teòriques i
pràctiques.
Proposta de
solucions a
problemes
plantejats.
i
Procediment
d’avaluació
Temporalització
Seminaris,
practiques,
sessions de teoria
i proves
individuals.
Tot el trimestre.
Anàlisi
correcte i
proposta de
solució de
problemes
plantejats.
Seminaris,
practiques i
proves
individuals.
Tot el trimestre.
Capacitat de treball en
equip (G8).
Participació
en les
practiques i
en els
seminaris.
Pràctiques i
seminaris.
Tot el trimestre.
Capacitat d’aplicar amb
flexibilitat i creativitat els
coneixements adquirits i
d’adaptar-los a contexts i
situacions noves (G11).
Treball en
pràctiques i
seminaris.
Pràctiques i
seminaris.
Tot el trimestre
Capacitat
progressar
processos de
aprenentatge
autònoma
i
(G12).
Qualitat de
les memòries
de les
pràctiques
(proves
d’execució),
del resultat de
seminaris i
revisió del
material de
Teoria,
Pràctiques i
seminaris.
Tot el trimestre
Habilitat en la cerca i la
gestió de la informació
(G4).
Consulta de
bibliografia
Capacitat per a aplicar els
coneixements a l’anàlisi
de situacions i a la
resolució de problemes
(G3).
Capacitat d'organització i
planificació (G2).
Habilitat en la presa de
decisions (G5).
per
a
en
els
formació i
de manera
contínua
teoria.
Competències
especifiques: E1-E9.
Competències B7-T, AU1,
AU13, AU17-19, AU26.
6.
Realitzar
correctament
les diferents
proves de
l’assignatura.
Pràctiques/proves
d’execució,
Productes escrits
i prova escrita
final
Tot el trimestre
Bibliografia i recursos didàctics
Bibliografia bàsica:
•
•
•
•
R.C. GONZALEZ and R.E. WOODS, Digital Image Processing, AddisonWesley, 1992.
K.R. CASTLEMAN, Digital Image Processing, Prentice Hall, 1996
A. ROSENFELD and A. KAK. Digital Picture Processing, Academic Press,
1992.
P. SOILLE, Morphological Image Analysis. Principles and Applications,
Springer-Verlag
Bibliografia complementària:
•
•
•
•
•
Jean SERRA, Image Analysis and Mathematical Morphology. Academic Press,
1982
M. VETTERLI and J. KOVACEVIC. Wavelets and subband coding. Prentice Hall
1995.
A. MURAT TEKALP. Digital Video Processing. Prentice hall 1995.
Stephan MALLAT. A wavelet tour to signal Processing. Academic Press 1999.
Richard Szeliski, Computer Vision. Algorithms and Applications. Springer,
2011, DOI: 10.1007/978-1-84882-935-0 http://szeliski.org/Book/
Recursos didàctics i material docent:
A cada sessió presencial li correspondrà material docent que els professors
posaran a l’abast dels alumnes mitjançant l’aula moodle de l’assignatura. Aquest
material anirà des de apunts, textos complementàries, articles, per a les sessions
de teoria, fulls d’exercicis per a les sessions de seminari, guia pràctica i fonts
d’informació diversos per a les sessions de pràctiques.
7.
Metodologia
La metodologia d’aquesta assignatura combina sessions presencials, treball
individual i treball en grup. Les sessions presencials seran tant sessions magistrals
d’explicació del professor com sessions de pràctiques de laboratori i sessions de
seminari, amb treball individual i en grup realitzat pels alumnes. Les sessions
magistrals i de pràctiques tindran una durada de dues hores, mentres que les de
seminari d'una hora.
De forma més detallada, el treball dins i fora de l’aula s’ha organitzat de la forma
següent:
•
Sessions magistrals o de grup gran: es tracta de nou sessions en les que
s’introdueixen els conceptes teòrics i es mostren els procediments adequats
per a la resolució de pràctiques i problemes. El professor explicarà els
conceptes teòrics bàsics i s'encarregarà de proposar i resoldre exemples de
problemes tipus per tal de clarificar la teoria i per tal que els alumnes tinguin
una primera aproximació a allò que es trobaran a la classe de seminaris. El
pes de la sessió el porta el professor i s’espera dels alumnes que participin
realitzant preguntes i comentaris.
•
Pràctiques amb ordinador: són 5 sessions en grup mitjà, de dues hores
de duració. Prèviament els alumnes disposaran de l’enunciat i material
necessari per a preparar la sessió. La dinàmica d'aquestes sessions és la
següent: En primer lloc, el professor fa una explicació breu de la pràctica a
desenvolupar i desprès els alumnes treballen per a la realització de la
pràctica que entregaran al acabar la classe.
•
Sessions de seminari: són 8 sessions en grup petit, d’una hora o dues de
duració. En aquestes sessions es resoldran exercicis pràctics sobre el
contingut del temari explicat a les classes de teoria. Prèviament els alumnes
disposaran dels enunciats i material necessari per a preparar la sessió.
Blocs de
contingut
Bloc 1
Hores a l’aula
Hores fora de
l’aula
Grup gran
Grup mitjà
Grup
petit
4
2
1
11
Bloc 2
4
2
2
10
Bloc 3
3
2
1
10
Bloc 4
4
2
2
11
Bloc 5
2
2
1
8
Bloc 6
1
1
6
Prova final
individual
Total
8
18
10
8
64
100 hores total
(ECTS*25)
8.
Programació d'activitats
•
Programació de sessions presencials
Dimarts
10.30-12.30
25/09
1
24-28 set
T
2 hores
aula gran
P102
2 hores
aula ordinadors
08-12 oct
T
2 hores
aula gran
22-26 oct
T
2 hores
aula gran
5-09 nov
T
2 hores
aula gran
12-16 nov
FESTIU
19/10
P101
2 hores
aula ordinadors
S102, S104
1 hora, 2 aules seminari petites
S101, S103
1 hora, 2 aules seminari petites
(control)
02/11
01/11
FESTIU
P101
2 hores
aula ordinadors
NO LECTIU
08/11
P102
2 hores
aula ordinadors
13/11
T
2 hores
aula gran
12/10
26/10
S102, S104
1 hora, 2 aules seminari petites
(control)
06/11
8
S104
1 hora, 1 aula seminari petita
25/10
S101, S103
1 hora, 2 aules seminari petites
30/10
7
S103
1 hora, 1 aula seminari petita
18/10
P102
2 hores
aula ordinadors
23/10
6
29 oct-2 nov
11/10
S102, S104
1 hora, 2 aules seminari petites
S101, S103
1 hora, 2 aules seminari petites
05/10
04/10
Grups S102 i S101: mateixa
aula, hores seguides. Idem
amb grups S104 i S103
T
2 hores
aula gran
5
28/09
P101
2 hores
aula ordinadors
04/10
S101
1 hora, 1 aula seminari petita
16/10
4
15-19 oct
27/09
S102
1 hora, 1 aula seminari petita
09/10
3
Divendres
8.30-10.30
T
2 hores
aula gran
02/10
2
1-5 oct
Dijous
12.30-14.30
09/11
T
2 hores
aula gran
15/11
P101
2 hores
aula ordinadors
16/11
P102
2 hores
aula ordinadors
20/11
9
19-23 nov
T
2 hores
aula gran
22/11
23/11
26/10
S102, S104
2 hores, 2 aules seminari
petites
26/10
S101, S103
2 hores, 2 aules seminari petites
29/11
30/11
27/11
10
26 -30 nov
P101
2 hores
aula ordinadors
P102
2 hores
aula ordinadors
S102, S104
2 hores, 2 aules seminari petites
NO LECTIU
NO LECTIU
04/12
11
3 – 4 des
S101, S103
2 hores, 2 aules seminari
petites
•
Llistat d’activitats (amb termini de lliurament i avaluació)
Activitat
Pràctica
Pràctica
Pràctica
Pràctica
Pràctica
Prova a
l'aula
Prova a
l'aula
Prova a
l'aula
Data enunciat
Data lliurament
Data de lliurament
de resultats
Setmana 1
Setmana 3
Setmana 6
Setmana 7
Setmana 9
Setmana 5
Setmana 2
Setmana 5
Setmana 7
Setmana 9
Setmana 10
Setmana 5
Setmana 2
Setmana 5
Setmana 8
Setmana 9
Setmana 10
Setmana 5
Setmana 11
Setmana 11
Setmana 11
Període proves
finals
Període proves
finals
Període proves
finals